镜片畸变检测的方法及装置与流程

本发明涉及虚拟现实领域，更具体地说，涉及一种镜片畸变检测的方法及装置。

背景技术：

畸变镜片在很多领域都有应用，例如，在虚拟现实系统中，为了让用户在视觉上拥有真实的沉浸感，虚拟现实设备就要尽可能的覆盖人眼的视觉范围，因此就需要在虚拟现实设备装一个特定的球面弧度镜片，但是利用弧形镜片将传统的图像投射到人的眼中时，图像是扭曲的，人眼就没有办法获得虚拟空间中的定位，即在虚拟现实中你的周边都是扭曲的图像。要解决这个问题，就要先扭转图像，通过特定的算法生成畸变镜片对应的畸变图像，然后这些畸变图像在经过畸变镜片投射到人眼之后，就会变成正常的图像，从而让人感觉到真实的位置投射以及大视角范围的覆盖。当前镜片制造厂商会按照一定的畸变参数来制作镜片，这些镜片由虚拟现实头盔的生产厂家将其装配到虚拟现实头盔上。对于普通的虚拟现实头盔的使用者和软件开发者来说，由于没有可以检测镜片畸变参数的工具，除了向镜片制造厂商索要畸变参数以外无法直观地获取畸变参数，很大程度上影响了虚拟现实软件的开发和使用。

技术实现要素：

为了解决当前设备无法检测镜片畸变参数的缺陷，本发明提供一种镜片畸变检测的方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种镜片畸变检测的方法，包括以下步骤：

S1：将待检测镜片安装在固定结构上，安装完成后将所述固定结构固定在底座上；

S2：移动观察单元到观察点观察显示屏，在所述显示屏中播放检测图像，图像单元对所述观察单元观察到的图像进行处理；

S3：当所述图像单元检测到所述观察单元观察到的影像满足预设条件时，所述图像单元传递检测信息至处理单元；

S4：所述处理单元接收到所述图像单元传递的检测信息后，记录检测图像信息与所述观察单元位置的对应关系，所述观察单元移动到下一个观察点进行观察；

S5：所述处理单元根据记录的多组图像信息与所述观察单元位置的对应关系拟合数据库中的畸变函数，并记录拟合的结果。

优选地，所述显示屏发射的光线经由所述待检测镜片发生折射，所述观察单元通过模拟人眼视角的角度观察所述显示屏发射的光线。

优选地，进一步包括以下步骤：

S6：当数据拟合不成功时，所述处理单元以点函数的方式存储对应关系。

优选地，所述显示屏中播放检测图像包括以下步骤：

S1.1所述显示屏以整列像素为单位从所述显示屏的第一端向第二端逐列显示纵向光线；

S1.2所述显示屏以整行像素为单位从所述显示屏的第三端向第四端逐行显示横向光线。

优选地，在所述观察单元拍摄的图像中心设置靶心，当所述图像单元检测到所述观察单元观察到的光线影像在靶心内时，所述图像单元传递检测信息至所述处理单元。

提供一种镜片畸变检测的装置，包括检测单元、观察单元、图像单元和处理单元，所述检测单元包括待检测镜片、固定结构和显示屏，所述图像单元和所述观察单元、所述处理单元分别电性连接，所述处理单元和所述检测单元电性连接。

优选地，所述待检测镜片固定在所述固定结构上，所述固定结构上设置有镜片安装部，所述镜片安装部可以用来安装所述待检测镜片，所述显示屏与所述待检测镜片相对应设置。

优选地，所述观察单元包括观察目镜、目镜轨道、目镜电机、升降杆和升降电机，所述观察目镜可以在所述目镜电机的带动下沿所述目镜轨道平动和转动，所述观察目镜与所述升降杆相连接，并可以跟随所述升降杆一起升降，所述升降杆受所述升降电机的控制可以在竖直方向升降。

优选地，所述观察单元包括底座、移动板、观察目镜、移动板轨道、目镜轨道和目镜电机，所述观察目镜可以在所述目镜电机的带动下沿所述目镜轨道运动，所述目镜轨道设置在所述移动板上，所述移动板可以带动所述观察目镜、所述目镜电机和所述目镜轨道一起沿所述移动板轨道运动。

与现有技术相比，本发明利用观察单元模拟人眼的观察方式对显示屏播放的图像信息进行观察，建立了显示屏上点的位置和观察目镜的观察位置的一一对应的关系，利用该对应关系拟合畸变函数，提供了一种检测待检测镜片畸变函数的方法。观察单元通过模拟人眼视角角度来观察显示屏发射的光线，有利于更好地模拟出人眼的观察方法，其检测的结果也更加接近人眼实际看到的图像，提高了精确性和适应性。利用整列像素逐列显示和整行像素逐行显示的方法提供了一种建立函数对应关系的方法，可以轻松求得观察点对应屏幕位置的横坐标和纵坐标。通过在观察单元所拍摄的图像中设置靶心，可以增加检测的准确度和效率。利用检测单元、观察单元、图像单元和处理单元的组合简单而有效地解决了光学畸变检测的问题。在固定结构上设置镜片安装部可以方便更换待检测镜片，方便本发明的重复使用。通过目镜电机带动观察单元沿目镜轨道运动，以及升降电机对观察单元的升降可以方便从多个角度和位置来进行观察，方便多个观察点的设置。通过移动板的设置可以方便带动观察目镜沿移动板轨道运动，方便在检测完一个位置后转移到下一个待检测位置。固定结构可拆卸使得待检测镜片的安装变得容易。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明镜片畸变检测装置的模块示意图；

图2是检测单元模块示意图；

图3是本发明镜片畸变检测装置第一实施例示意图；

图4是本发明镜片畸变检测装置第一实施例侧面示意图；

图5是本发明镜片畸变检测装置第二实施例示意图；

图6是本发明镜片畸变检测装置第二实施例侧面示意图；

具体实施方式

为了解决当前设备无法检测镜片畸变参数的缺陷，本发明提供一种镜片畸变检测的方法及装置。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参阅图1—图2，本发明镜片畸变检测装置包括检测单元1、观察单元2、图像单元3和处理单元4。其中，检测单元1包括待检测镜片12、固定结构14，待检测镜片12可拆卸地固定在固定结构14上。图像单元3与观察单元2电性连接，处理单元4与图像单元3电性连接。观察单元2通过拍摄图像的方式对检测单元1进行观察，观察单元2可以拍摄检测单元1的图像，并将拍摄的图像传输至图像单元3进行处理，图像单元3可以处理观察单元2拍摄的图像，并将处理结果传输到处理单元4进行处理，处理单元4根据图像单元3传输的数据进行处理，并根据数据处理结果拟合畸变函数。处理单元4同时与检测单元1电性连接，在使用过程中可以由处理单元4命令检测单元1的显示屏16显示检测图像，图像单元3对观察单元2观察到的图像进行处理，当图像单元3检测到观察单元2观察到的影像满足预设条件时，图像单元3传递信息至处理单元4，处理单元4存储相关信息。当一个观察点观察完毕后，观察单元2运动到下一个观察点进行观察，图像单元3将该观察点的对应关系传递到处理单元4。经过多组观察，处理单元4根据多个对应关系拟合存储在数据库中的畸变函数，若拟合不成功则以点函数的方式存储对应关系。观察单元2的标定位置可以根据需要来指定，为了方便测量一般将标定位置设置在观察单元2的拍摄图像的中心位置，可以在该位置周围设置一定宽度的靶心，当光点影像落在靶心时可以认为显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的标定位置。

图3—图4示出了作为示例的虚拟现实光学畸变验证装置的第一实施例，显示屏16固定设置在固定结构14内，固定结构14上设置有镜片安装部18，镜片安装部18可以用来安装待检测镜片12。观察单元2包括观察目镜23、目镜轨道25、目镜电机271、升降电机272和升降杆273，观察目镜23可以在目镜电机271的带动下沿目镜轨道25平动，并且可以在目镜电机271的带动下转动变换观察角度。观察目镜23与升降杆273相连接，并可以跟随升降杆273一起升降。升降杆273受升降电机272的控制可以在竖直方向升降。在使用时，目镜电机271、升降电机272可以平动配合转动和升降，使观察目镜23到达不同的观察位置，模拟视线方向观察显示屏16发射的光线。

图5—图6示出了作为示例的虚拟现实光学畸变验证装置的第二实施例，在第二实施例中，固定结构14上有两个镜片安装部18，可以同时安装左右两块待检测镜片12。显示屏16固定设置在固定结构14内，显示屏16可以为同时显示左右眼图像的一块显示面板，也可以是分别显示左右眼图像的两块显示面板。观察单元2包括移动板22、观察目镜23、移动板轨道24、目镜轨道25和目镜电机271，观察目镜23可以在目镜电机271的带动下沿目镜轨道25运动，变换观察角度。目镜轨道25设置在移动板22上，移动板22可以带动观察目镜23、目镜电机271和目镜轨道25一起沿移动板轨道24运动，移动板22可以在左眼观察点26和右眼观察点28两个观察位置被固定。移动板22与升降杆273相连接，并可以跟随升降杆273一起升降。升降杆273受升降电机272的控制可以在竖直方向升降。在使用时，目镜电机271、升降电机272可以平动配合转动和升降，使观察目镜23到达不同的观察位置，模拟视线方向观察显示屏16发射的光线。

在使用时，首先取下固定结构14，在镜片安装部18处安装待检测镜片12，然后将固定结构14安装在底座21上。复位目镜电机271，使目镜电机271到达目镜轨道25的一端的初始位置。此时，检测前准备工作完成。当处理单元4接收到开始检测的命令后，目镜电机271和升降电机272带动观察目镜23到达第一个观察点，同时，处理单元4命令显示屏16显示检测信息，首先，显示屏16以整列像素为单位从显示屏16的第一端向第二端逐列显示纵向光线，第一端和第二端相对，可以根据需要人为指定，一般情况下我们指定从观察单元2向固定后的测试单元1的方向看，显示屏16的左端为第一端，右端为第二端，当图像单元3检测到显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的标定位置时，图像单元3传递信息至处理单元4，处理单元4记录此时观察单元2的位置和显示屏16中光线的横坐标位置；显示屏16以整行像素为单位从显示屏16的第三端向第四端逐行显示横向光线，第三端和第四端相对，可以根据需要人为指定，一般情况下我们指定从观察单元2向固定后的测试单元1的方向看，显示屏16的上端为第三端，下端为第四端，当图像单元3检测到显示屏16的显示信息经过畸变后到达观察单元2的标定位置时，图像单元3传递信息至处理单元4，处理单元4记录此时观察单元2的位置和显示屏16中光线的纵坐标位置。接下来，处理单元4根据横坐标位置和纵坐标位置与观察单元2的位置形成对应关系，并存储该对应关系。然后观察单元2运动到下一个观察点，处理单元4命令检测单元1显示检测信息，重复上述检测过程。观察点数量设置得越多，镜片测量结果就越精细，就更加有利于数据拟合。在所有观察点的检测完成后，处理单元4汇总所有对应关系，并根据存储的对应关系拟合数据库中存储的畸变函数。当处理单元4成功拟合其中一个到几个畸变函数后，处理单元4记录并存储该拟合结果；当处理单元4无法根据测得的对应关系拟合数据库中的畸变函数时，处理单元4将对应关系以点函数的方式存储下来。

与现有技术相比，本发明利用观察单元2模拟人眼的观察方式对显示屏16播放的图像信息进行观察，建立了显示屏16上点的位置和观察目镜23的观察位置的一一对应的关系，利用该对应关系拟合畸变函数，提供了一种检测待检测镜片12畸变参数的方法。观察单元2通过模拟人眼视角角度来观察显示屏16发射的光线，有利于更好地模拟出人眼的观察方法，其检测的结果也更加接近人眼实际看到的图像，提高了精确性和适应性。利用整列像素逐列显示和整行像素逐行显示的方法提供了一种建立函数对应关系的方法，可以轻松求得观察点对应屏幕位置的横坐标和纵坐标。通过在观察单元2所拍摄的图像中设置靶心，可以增加检测的准确度和效率。利用检测单元1、观察单元2、图像单元3和处理单元4的组合简单而有效地解决了光学畸变检测的问题。在固定结构14上设置镜片安装部18可以方便更换待检测镜片12，方便本发明的重复使用。通过目镜电机271带动观察单元2沿目镜轨道25运动，以及升降电机273对观察单元2的升降可以方便从多个角度和位置来进行观察，方便多个观察点的设置。通过移动板22的设置可以方便带动观察目镜23沿移动板轨道24运动，方便在检测完一个位置后转移到下一个待检测位置。固定结构14可拆卸使得待检测镜片12的安装变得容易。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。